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VWDK调制技术的研究

2020-11-22阅读(340)

VWDK调制技术的研究

论文摘要

信息传输的带宽效率一直为人们所关注,对高效调制技术的探索具有重大的现实意义。近年来,以甚小移键控调制（VMSK:Very Minimum Shift Keying）为代表的超窄带（UNB:Ultra Narrow Bandwidth）技术的带宽效率已达100bps/Hz。本文研究类正弦的VMSK调制技术,称之为最小波形差健控（VWDK:Very-minimum Waveform Difference Keying）,通过深入分析和优化VWDK调制技术,将带宽压缩与信号解调结合研究,澄清了信号带宽的理论定义与工程规定的混淆,并针对UNB高效传输引发的理论困惑研究了Shannon信道容量公式的拓展。具体内容如下:首先通过改变类正弦VMSK的基本调制波形,去除了其中的直流分量;继而从规范的类正弦VMSK调制入手,导出VWDK已调信号功率谱的理论表达式,为后续研究做了必要的理论准备;接着研究VWDK调制的符号相关性,确定了唯一正交的基本调制波形并进行了性能分析;通过深入分析VWDK已调信号的功率谱及其理论表达式,调整了其中的线谱,在不降低解调性能的前提下,优化了VWDK的基本波形和功率谱;为了达到更窄的传输带宽,研究了发送整形滤波器和接收逆滤波器,设计了适当的滤波器组,进而得到具有大幅度压缩带宽、信噪比代价较低的优化整形VWDK传输系统,并考虑了基于LDPC码的VWDK编码调制系统。针对非严格带限信号和非理想采样问题,拓展了Shannon的信道容量公式,在一定程度上解释了“超窄带调制技术传输的信道容量超出Shannon限”的困惑;最后,通过输入输出互信息研究VWDK调制的信道容量,得到了不同于Shannon限的另一表达式,借此可以方便地分析VWDK信号的波形调控参数与传输带宽、信道容量之间的关系。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究背景及意义
  • 1.2 最小移键控调制技术的发展
  • 1.3 信号带宽与信号占用带宽
  • 1.4 超窄带的界定
  • 1.5 Walker的4 个专利
  • 1.5.1 高速二进制数据通信系统
  • 1.5.2 利用相移健控编码的高速数据通信系统
  • 1.5.3 利用单边带的抑制载波数字调制
  • 1.5.4 系统中的数字调制装置与方法
  • 1.6 论文工作与内容安排
  • 1.6.1 主要研究工作
  • 1.6.2 主要内容组织
  • 第2章 从VPSK到VWDK
  • 2.1 基本波形结构
  • 2.1.1 VPSK和VMSK
  • 2.1.2 类正弦VMSK
  • 2.1.3 基本波形的比较
  • 2.2 VWDK的引出
  • 2.2.1 类正弦VMSK的功率谱
  • 2.2.2 对类正弦VMSK的规范化
  • 2.2.3 VWDK调制的特点
  • 2.3 VWDK调制的功率谱
  • 2.3.1 理论表达式
  • 2.3.2 仿真与结果分析
  • 2.4 相关解调性能分析
  • 2.5 小结
  • 第3章 VWDK调制波形的性质与优化
  • 3.1 VWDK基本波形的若干性质
  • 3.1.1 符号相关性
  • 3.1.2 符号正交性
  • 3.2 正交的VWDK调制的性能
  • 3.2.1 信号功率谱
  • 3.2.2 相关解调表现
  • 3.3 VWDK调制波形的优化
  • 3.3.1 周期信号功率谱的分解
  • 3.3.2 VWDK已调信号功率谱的组成
  • 3.3.3 VWDK已调信号的功率谱结构仿真
  • 3.3.4 去除二次谐波
  • 3.3.5 去除所有谐波
  • 3.4 优化性能验证
  • 3.5 小结
  • 第4章 VWDK调制的性能优化
  • 4.1 VWDK调制信号的整形滤波
  • 4.1.1 整形的对象与目标
  • 4.1.2 FIR整形滤波器
  • 4.1.3 IIR整形滤波器
  • 4.2 仅在发送端整形滤波的性能仿真
  • 4.2.1 使用零极点滤波器
  • 4.2.2 使用单极点滤波器
  • 4.2.3 滤波器极点位置的影响
  • 4.3 接收端同时使用整形逆滤波的性能仿真
  • 4.3.1 只使用IIR逆滤波
  • 4.3.2 同时使用IIR逆滤波及FIR带通滤波
  • 4.4 边带可以略高的VWDK调制
  • 4.5 LDPC编码的VWDK调制系统
  • 4.5.1 LDPC编码
  • 4.5.2 VWDK调制的BP译码算法修正
  • 4.5.3 仿真结果
  • 4.6 小结
  • 第5章 关于信道容量
  • 5.1 Shannon极限
  • 5.1.1 重新认识Shannon公式
  • 5.1.2 拓展Shannon公式
  • 5.1.3 估计混叠干扰
  • 5.1.4 讨论
  • 5.2 VWDK调制的信道容量
  • 5.2.1 二元数字调制AWGN信道的容量限
  • 5.2.2 VWDK调制的信道容量分析
  • 5.2.3 信道容量公式比较
  • 5.3 结论
  • 第6章 结束语
  • 6.1 论文总结
  • 6.2 主要创新
  • 6.3 研究展望
  • 参考文献
  • 附录1 VWDK信号功率谱的推导
  • 附录2 VWDK调制的符号相关性
  • 作者攻读博士学位期间的科研工作和成果
  • 参加的科研项目名称
  • 发明专利名称
  • 完成的学术论文目录
  • 致谢

    • 相关论文文献

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